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[핵잼 사이언스] 제임스웹, 최종 점검…‘극저온 냉각’ 성공

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▲ 제임스웹 우주망원경이 정상 작동하면 빅뱅 직후 135억 년 전 우주에 나타난 최초의 별과 은하를 볼 수 있다.(출처: ESA/ATG medialab)

제임스웹 우주망원경이 몇 개월에 걸친 시험 가동에서 문자 그대로 ‘멋진 이정표’를 세웠다.

100억 달러 규모의 웹 망원경에 실린 마지막 장비인 중적외선 장비(MIRI)는 마침내 절대 영도(섭씨 영하 273도) 바로 위의 작동 온도까지 망원경을 냉각시키는 데 성공했다.

미 항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)가 13일(현지시간) 발표한 성명에 따르면, 웹 망원경의 심우주 관측은 냉각 작업이 성공해야 보장된다.

웹 망원경은 지난해 12월 25일 발사 이후 계속 냉각돼 MIRI가 적외선을 정확하게 감지하는 데 필요한 극한의 온도에 도달했다. MIRI는 7K(켈빈온도)보다 약간 낮은 온도에 있어야 하는데, 이는 섭씨 영하 266도에 해당한다. 망원경의 냉각은 발사 이전에 치러진 무수한 연습 덕에 복잡한 절차에도 무난히 진행될 수 있었다.

JPL의 MIRI 프로젝트 과학자인 마이크 레슬러는 성명에서 “우리는 이번 냉각 작업을 위해 수년간 명령과 검사를 수없이 시행하며 연습했다”라고 밝혔다. 그러면서 “영화 대본과 같이 우리가 하기로 돼 있는 모든 것을 기록하고 리허설했다. 테스트 데이터가 입력됐을 때 예상대로 장비가 정상적이고 정확하다는 점을 확인했을 때 참으로 황홀했다”고 덧붙였다.



성공적인 냉각은 웹이 조각 거울을 정렬하고 심우주 관측을 위한 장비를 점검하기 위한 6개월의 다단계 시험 가동 기간 중에서도 중요한 절차에 속한다. 구성 장비들이 냉각 중에도 시험 가동과 정렬 작업을 계속하기도 해서 망원경이 냉각될 때 기기 조정을 계속해야 한다. 다행히도 지금까지 시험 가동은 거의 계획대로 진행돼 왔다.

MIRI의 핵심 과제는 ‘핀치 포인트’(pinch point)라는 이정표였다. 이 동안 기기는 약간 더 높은 온도인 15K(섭씨 영하 258도)에서 극저온 작동 온도로 떨어졌다. 이 ‘핀치 포인트’는 웹을 최종 온도에까지 떨어뜨리는 극저온 냉각기가 열을 제거하는 능력이 최소가 되는 전환 영역을 나타낸다.

MIRI 프로젝트 관리자인 아날린 슈나이더는 같은 성명에서 "MIRI 냉각기 팀은 핀치 포인트 절차를 개발하는 데 많은 노력을 기울였다"라 밝히면서 "팀은 점검을 하면서 설레기도 하고 긴장하기도 했지만, 결국 교과서적인 절차를 밟았고, 생각보다 더 냉각 성능이 좋았다"고 덧붙였다.

▲ 제임스웹 우주망원경이 정렬 완료 후에 찍은 테스트 별의 이미지. 배경에 은하와 별들이 보인다.(출처:NASA)

MIRI가 제대로 작동하는지 확인하기 위해 팀은 별이나 기타 천체를 대상으로 더 많은 테스트 이미지를 계획해 보정 및 성능을 테스트한다. 망원경 팀이 6월쯤 작업을 완료하는 것을 목표로 함에 따라 웹의 주경과 다른 3개의 기기에 대한 보정도 현재 진행 중이다.

NASA는 망원경이 각 장비에 성공적으로 빛을 집중시킬 수 있게 되면 정렬 과정이 완료됐는지 확인하기 위해 막바지에 핵심 결정 회의를 개최할 것이라고 밝혔다. 최종 시험 가동은 그 다음에 하게 된다.

이 모든 것이 계획대로 진행되면 초기 과학 프로그램인 사이클 1은 6월쯤 시작될 것이며, 그다음 ‘사이클 2’는 2023년 중반 시작될 것으로 예상된다.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

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